(精品論文)多種波形發(fā)生器-畢業(yè)設(shè)計正文

電子信息學(xué)院畢業(yè)論文多 種 波 形 發(fā) 生 器1.設(shè)計任務(wù)與要求運用所學(xué)的模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)的有關(guān)知識去設(shè)計一個多種波形發(fā)生器電路。1、設(shè)計一個振蕩頻率為500HZ的RC正弦振蕩電路，自選一個多種波形發(fā)生器電路。（1）組裝，調(diào)試RC正弦波振蕩電路，使電路產(chǎn)生振蕩輸出。（2）當(dāng)輸出波形穩(wěn)定且不失真時，測量輸出電壓的頻率和幅值。檢驗電路是否滿足設(shè)計指標(biāo)，若不滿足，需要調(diào)整設(shè)計整數(shù)，直至達到設(shè)計要求為止。2、設(shè)計一個用集成運算放大電路構(gòu)成的方波-三角波發(fā)生器，設(shè)計要求如下： 頻率范圍：500HZ1000HZ和三角波幅值調(diào)節(jié)范圍2V4V。（1） 組裝調(diào)試所設(shè)計的電路，使設(shè)計正常工作。（2）測量方波的幅值和頻率，測量三角波的頻率，幅值及調(diào)節(jié)范圍。檢驗電路是否滿足設(shè)計指標(biāo)。在調(diào)節(jié)三角波的幅值時，注意波形有什么變化，并簡要說明變化的原因。（2） 用雙蹤示波器觀察波并繪制方波和三角波的波形。一、 總體框圖：1、 （1）方案一實驗原理：用多諧振蕩器方波信號，以方波作為輸入信號進入積分電路輸出生成三角波，再由三角波作為下一個積分電路的輸入信號，積分電路輸出生成正弦波。其原理框圖： 方波輸出 三角波輸出 正弦波輸出555多諧振蕩 方 波 產(chǎn) 生 電 路頻 率 選 擇 控 制 器積 分 電 路積 分 電 路（2）設(shè)計指標(biāo)： 正弦波輸出振蕩頻率為500HZ，三角波方波輸出頻率為500HZ1000HZ，三角波幅值范圍2V2V 2、 （1）方案二實驗原理：由多諧振蕩器輸出方波信號，以方波信號作為積分電路的輸入信號，積分電路輸出信號三角波；另一條路徑由方波信號作為濾波電路的輸入信號，輸濾波電路輸出正弦波。 其原理框圖如下：方波輸出 三角波輸出 正弦波輸出555多諧振蕩 方 波 產(chǎn) 生 電 路 頻 率 選 擇 控 制 器積 分 電 路濾 波電 路 （2）設(shè)計指標(biāo)： 正弦波輸出振蕩頻率為500HZ，三角波方波輸出頻率為500HZ1000HZ，三角波幅值范圍2V2V二、 選擇器件： 1555定時器原理1）、555定時器內(nèi)部結(jié)構(gòu)555定時器是一種多用途的數(shù)字-模擬混合集成電路，利用它能極方便地構(gòu)成施密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器。由于使用靈活、方便，所以555定時器在波形的產(chǎn)生與變換、測量與控制、家用電器、電子玩具等許多領(lǐng)域中都得到了應(yīng)用。 國產(chǎn)雙極型定時器CB555的電路結(jié)構(gòu)圖。它由比較器C1和C2、SR所存器和集電極開路的放電三極管Td三部分組成。CB555的電路結(jié)構(gòu)圖如下： Vcc RDVCOvI1vI2vOD 它由分壓器、比較器、基本R-S觸發(fā)器和放電三極管等部分組成。分壓器由三個5的等值電阻串聯(lián)而成。vI1是比較器C1的輸入端，vI2是比較器C2輸入端。C1和C2的參考VR1和VR2由VCC經(jīng)三個5k的電阻分壓給出。在控制電壓輸入端VCO懸空時，VR1=2/3VCC，VR2=1/3VCC。比較器由兩個結(jié)構(gòu)相同的集成運放C1、C2組成。高電平觸發(fā)信號加在C1的反相輸入端，與同相輸入端的參考電壓比較后，其結(jié)果作為基本R-S觸發(fā)器端的輸入信號；低電平觸發(fā)信號加在C2的同相輸入端，與反相輸入端的參考電壓比較后，其結(jié)果作為基本RS觸發(fā)器端的輸入信號?；綬-S觸發(fā)器的輸出狀態(tài)受比較器、的輸出端控制。如果VCO外接固定電壓，則VR1=VCO，VR2=1/2VCO。RD是置零端。只要在RD端加上低電平，輸出端VCO邊立即被置成低電平，不受其他輸入端狀態(tài)的影響。正常工作時必須使RD處于高電平。 CB555的功能表輸 入輸 出RDvI1vI2vOTD0XX低導(dǎo)通12/3VCC1/3 VCC低導(dǎo)通12/3 VCC1/3 VCC不變不變12/3 VCC1/3 VCC高截止12/3VCC1/3 VCC高截止555定時器的管腳圖：1地 GND 2觸發(fā) 3輸出 4復(fù)位 5控制電壓 6門限(閾值） 7放電 8電源電壓Vcc 2）、多諧振蕩器工作原理由555定時器組成的多諧振蕩器如圖(C)所示，其中R1、R2和電容C為外接元件。其工作波如圖(D)所示。設(shè)電容的初始電壓，t時接通電源，由于電容電壓不能突變，所以高、低觸發(fā)端，比較器1輸出為高電平，輸出為低電平，即，（1表示高電位，0表示低電位），觸發(fā)器置，定時器輸出此時，定時器內(nèi)部放電三極管截止，電源經(jīng)，向電容充電，逐漸升高。當(dāng)上升到時，輸出由翻轉(zhuǎn)為，這時，觸發(fā)順保持狀態(tài)不變。所以0t期間，定時器輸出為高電平。時刻，上升到，比較器的輸出由變?yōu)?，這時，觸發(fā)器復(fù)，定時器輸出。期間，放電三極管導(dǎo)通，電容通過放電。按指數(shù)規(guī)律下降，當(dāng)時比較器輸出由變?yōu)?，觸發(fā)器的，的狀態(tài)不變，的狀態(tài)仍為低電平。時刻，下降到，比較器輸出由1變?yōu)?，R-S觸發(fā)器的1，0，觸發(fā)器處于1，定時器輸出。此時電源再次向電容C放電，重復(fù)上述過程。通過上述分析可知，電容充電時，定時器輸出，電容放電時，0，電容不斷地進行充、放電，輸出端便獲得矩形波。多諧振蕩器無外部信號輸入，卻能輸出矩形波。其實質(zhì)是將直流形式的電能變?yōu)榫匦尾ㄐ问降碾娔堋?）、振蕩周期由圖（D）可知，振蕩周期。為電容充電時間，為電容放電時間。充電時間 放電時間 矩形波的振蕩周期因此改變、和電容C的值，便可改變矩形波的周期和頻率。對于矩形波，除了用幅度，周期來衡量外，還有一個參數(shù)：占空比q，q=（脈寬）/（周期T），指輸出一個周期內(nèi)高電平所占的時間。圖（C）所示電路輸出矩形波的占空比。2、積分電路 1）積分電路的原理：輸出信號與輸入信號的積分成正比的電路，稱為積分電路。 1a1b1c最簡單的積分電路由一個電阻器R和一個電容器 C 構(gòu)成。若RC的乘積取值足夠大，外加電壓時電容器上的電壓只能緩慢上升。Uo=Uc=(1/C)icdt,因Ui=UR+Uo,當(dāng)t=to時，Uc=Oo.隨后C充電，由于RCTk,在開始充電的一段時間內(nèi)，充電很慢，輸入電壓主要降落在R上,充電電流近似為iui(t)/R，輸出電壓uo(t)與輸入電壓ui(t)的時間積分值成比例。Uo=(1/c)icdt=(1/RC)icdt這就是輸出Uo正比于輸入Ui的積分（icdt） RC電路的積分條件：RCTk 如果 ui(t) 是一個階躍電壓， 則理想積分電路的輸出uo(t)是一線性斜升電壓，如圖1b的虛線所示。簡單的RC積分電路的實際響應(yīng)特性和理想積分電路有較大的差別，如圖1b的實線所示,在開始充電的一段時間內(nèi),輸出電壓很接近于理想的直線斜升電壓。隨著充電過程的延續(xù)，電容電壓增高，充電電流減小，輸出電壓就越來越偏離理想積分器的響應(yīng)特性。在信號處理電路和有源網(wǎng)絡(luò)中作模擬運算的積分器常用運算放大器構(gòu)成（圖2 a ）。如運算放大器工作在理想狀況，它的輸入端電流i10,輸入端電壓u10,在電路輸入電壓ui(t)的作用下，電容器C 的充電電流i=i=ui(t)/R,因此輸出電壓為 圖2c是輸入為階躍電壓時的輸出電壓 uo(t)的波形。當(dāng)輸入為一正弦信號ui(t)Umcost時，它的輸出信號電壓為 輸出信號的幅度是輸入信號的 1/RC倍，其相位則領(lǐng)先90。當(dāng)輸入信號含有不同頻率分量時,低頻分量將“提升”得較多，而較高頻率分量則“提升”得較少。因此積分電路也可以用來抑制頻率比有用信號頻率高的干擾信號。在間接調(diào)頻器中，先用積分電路對調(diào)制信號積分，使調(diào)制信號幅度與它的頻率成反比，然后由調(diào)相電路對載波進行相位調(diào)制，就可以產(chǎn)生調(diào)頻波,實現(xiàn)調(diào)相-調(diào)頻波的變換。 2) 741運算放大器的電路和管腳排列圖（1） 放大器由雙路穩(wěn)壓電源供電，打開穩(wěn)壓電源開關(guān)，將電源的兩組輸出電壓都調(diào)節(jié)為15伏，然后關(guān)斷電源，將一組電源的正極與實驗板上“VCC”接線柱相連，另一組電源的負極與“VEE”接線柱相連，前一組電源的負極與后一組電源的正極都和實驗板上的“地”相連在實驗板上把輸入端用一根導(dǎo)線與地短接（圖上虛線）打開穩(wěn)壓電源開關(guān)，用萬用表測量輸出電壓，若，可通過調(diào)節(jié)調(diào)零電位器W，使。三、 功能模塊： （一）方案一1、方波發(fā)生電路： 用555構(gòu)成的多諧振蕩電路，經(jīng)過555多諧振蕩電路得出方波信號。由電路圖得出的方波： 由上圖可看出起時間周期T=1.971s2.00s,頻率f=500HZ。2、三角波發(fā)生器： 用積分電路得出三角波，輸入信號是500HZ的方波，經(jīng)過積分得到三角波。 由上述的積分電路的到的輸入輸出波形如下： 由上圖可看出三角波周期T=2.013s2s,其頻率為f=500HZ。 3、正弦波發(fā)生器： 正弦波由輸入信號為三角波的信號經(jīng)過積分電路的到的輸出信號。 其波形如下圖所示：輸入信號為三角波，得到正弦波的輸出信號。其周期T=2.013s2s，其頻率為500HZ。得到了設(shè)計所要求的指標(biāo)。（二）方案二 1、方波發(fā)生電路： 由電路圖得出的方波： 由上圖可看出起時間周期T=1.971s2.00s,頻率f=500HZ。2、三角波發(fā)生器： 用積分電路得出三角波，輸入信號是500HZ的方波，經(jīng)過積分得到三角波。 由上述的積分電路的到的輸入輸出波形如下： 由上圖可看出三角波周期T=2.013s2s,其頻率為f=500HZ。3、正弦波發(fā)生器： 由方波信號作為濾波電路的輸入信號，可得到正弦的輸出信號波形。由上述電路可得到輸入輸出波形如下： 從圖中所示數(shù)據(jù)可得出正弦波輸出的周期為